Výměník tepla je technické zařízení, které je součástí průmyslových systémů. Instaluje se při kompletaci domácích chladicích a klimatizačních systémů. Hlavním účelem výměníku tepla je přenos tepelné energie z jednoho média do druhého.
Jak jsou uspořádány výměníky tepla?
Deskový výměník tepla ve většině případů přenáší energii z ohřáté tekutiny (tekutiny) do prostředí, které je chlazené a vyžaduje zvýšení teploty. Konstrukce deskového výměníku tepla se skládá z řady demontovatelných částí, včetně:
- statické/pohyblivé desky;
- talíře;
- zaoblená vodítka;
- upevnění, která spojují desky do kompletní konstrukce.
Liší se od sebe rozměry rámu. Na tomto faktoru závisí výkon instalovaného zařízení a úroveň přenosu tepla, které produkuje. Pokud výměník tepla používá mnoho desek, vede to ke zvýšení produktivity zařízení, ale také to ovlivňuje rozměry a hmotnost instalace.
Proč zvolit deskové výměníky tepla
Princip fungování deskového výměníku tepla mu poskytuje mnoho výhod ve srovnání s podobnými zařízeními:
- minimální náklady na výrobní zařízení;
- vysoce účinný přenos tepelné energie;
- minimální rozměry;
- jednotka se sama čistí vlivem turbulentního proudění;
- kdykoli během provozu výměníku tepla lze rozhodnout o instalaci dalších desek pro zvýšení přenosu tepla (pokud má skládací konstrukci);
- spolehlivý provoz téměř v jakémkoli průmyslovém prostředí;
- snadná údržba, protože konstrukce je rozebrána a každý prvek nebo těžko dostupná místa se umývají samostatně, zatímco v případě nerozebíratelných modelů se majitelé potýkají s problémy při pokusu o čištění;
- snadná instalace;
- žádné riziko promíchání kapaliny, což je zajištěno speciální konfigurací těsnění;
- zvýšená odolnost proti korozi;
- minimální tlaková ztráta, pokud byly desky a typ zvlnění desky správně vybrány při nákupu a výpočtu zařízení;
- jednoduché nastavení teploty díky malému objemu chladicí kapaliny.
Návrhové prvky
V závislosti na úpravě instalované jednotky se změní její konstrukce a princip činnosti, protože tepelné výměníky pracují s různým počtem desek a těsnění. Těsnění jsou instalována pro blokování kanálů, kterými je možné mísení médií, a pro zajištění vnější těsnosti. Těsnění jsou pevně sevřena v sadě desek výměníku mezi přítlačnými deskami, čímž je zajištěna těsnost celého zařízení.
Zatížení, kterým jsou tepelné výměníky během provozu vystaveny, dopadají převážně na těsnění a desky. Upevňovací prvky a rám se používají jako tělo a základna, na kterých funguje veškeré zařízení.
Výrobci ve svých modelech používají odlehčovací desky, protože tato konstrukce poskytuje pevné upevnění a celý systém se nakonec ukazuje jako dostatečně tuhý a odolný, takže se obsluha a majitel zařízení nemusí obávat možného rizika ztráty výkon.
Těsnění jsou k deskám připevněna speciálními sponami. Existuje několik dalších možností pro připevnění těsnění, ale nejspolehlivější ze všech je možnost nacvaknutí.
Při upnutí se těsnění automaticky vystředí podél své osy. Chladicí kapalina během provozu zařízení neuniká, protože je použito speciální lemování manžety, které působí jako další bariéra proti úniku.
Desky a typy kanálů
Nejdůležitější součástí výměníků tepla jsou desky, díky nimž se provádí efektivní proces výměny tepla. Vyrábějí se s různými úhly zvlnění (30° a 60°), což umožňuje přesněji zvolit rozmístění výměníků tepla pro každý konkrétní úkol s přihlédnutím k ceně, velikosti a požadavkům zákazníka na hydraulický odpor. Dva typy desek mohou mezi sebou tvořit tři typy kanálů:
- TL je tuhý kanál tvořený dvěma deskami s úhlem drážky 30°. Má nejlepší vlastnosti přenosu tepla (vysoký koeficient prostupu tepla), ale také nejvyšší hydraulický odpor ze všech tří.
- TK je měkký kanál tvořený dvěma deskami s úhlem drážky 60°. Má slabší vlastnosti přenosu tepla (nízký koeficient prostupu tepla), ale také nejnižší hydraulický odpor ze všech tří.
- TM je střední kanál tvořený jednou deskou s úhlem zvlnění 30° a jednou deskou s úhlem zvlnění 60°. Vyznačuje se středními (mezi tvrdými a měkkými kanály) vlastnostmi přenosu tepla (koeficient prostupu tepla) a hydraulickým odporem.
Kde se používá
Použití deskových výměníků je téměř univerzální. Mohou být použity v široké škále aplikací v závislosti na materiálech a konstrukci zařízení. Existují různé modely, které se liší designem a různými jemnostmi provozu, ale celkem existují čtyři hlavní typy:
- skládací;
- polosvařované;
- svařované;
- pájené.
Skládací jsou instalovány v topných sítích, které vybavují obytné budovy a další zařízení. Nacházejí se také v bazénech, okruzích zásobování teplou vodou, topných tělesech a chladničkách. Pájené výměníky tepla jsou určeny pro instalaci do mrazicích nebo ventilačních systémů, stejně jako do klimatizací, kompresorů a dalších průmyslových instalací.
Svařované a polosvařované výměníky tepla jsou rozšířené a nacházejí se v:
- potravinářský průmysl;
- farmaceutika;
- Klimatizační a ventilační jednotky;
- systémy obnovy;
- zásobování teplou vodou, vytápění;
- chladicí jednotky.
Ze všech výše uvedených jednotek se nejčastěji používají skládací a pájené konstrukce, protože jejich použití je relevantní v různých oblastech, bez ohledu na to, zda je požadováno snížení nebo zvýšení teploty chladicí kapaliny. Mohlo by vás zajímat i příslušenství ke splachování.
Málokdo ví, jak se dodává teplá voda do domácností a jak probíhá ústřední vytápění. Jedním z prvků této velké sítě jsou výměníky tepla, které fungují jak z malých kotelen, tak z celoměstských tepelných elektráren.
Podívejme se blíže na to, co je výměník tepla v topném systému, jak funguje a jaké jsou vlastnosti jeho výběru.
Standardní tepelný výměník s těsněním
Co je to výměník tepla a deskový výměník tepla konkrétně?
Výměník tepla je zařízení, jehož úkolem je přenášet teplo z jednoho média do druhého bez jejich míchání. Existují dva nejběžnější typy tohoto zařízení:
Skořápka a trubka. Uvnitř je sada izolovaných trubek, které jsou vloženy do pláště. Koluje jím studená voda a topným článkem jsou vnitřní trubky, kterými prochází horká kapalina.
Lamelový. Princip činnosti je stejný, ale vysílačem tepla je sada desek. Jsou poměrně kompaktní, ale z hlediska účinnosti přenosu tepla nejsou horší než trubkové výměníky tepla.
Materiál pro výrobu deskového výměníku tepla
Deskové výměníky tepla mohou být několika typů:
Skládací představují velké množství plochých prvků. Lze je snadno rozebrat pro čištění a opravu, proto tuto možnost využívá mnoho tepelných elektráren a průmyslových rozvoden.
Základna pájených destiček obsahuje sadu destiček, které jsou k sobě připájeny. Proto je nemožné zařízení sestavit a demontovat.
U polosvařovaných výměníků tepla jsou desky svařovány v párech. Těsnění jsou instalována na vnější straně a spárované prvky jsou svařeny dohromady. Tato možnost se často používá při práci s agresivním prostředím.
U svařovaných strojů jsou všechny desky svařeny dohromady bez přidání těsnění. Jedna z kapalin prochází vlnitým kanálem a druhá trubkovým kanálem.
Hlavními prvky deskového výměníku tepla je sada desek a těsnících těsnění, která jsou umístěna mezi deskami. Výběr materiálů závisí na ohřívaném médiu.
Desky jsou hlavním prvkem topného systému
Uspořádání talířů
Vnitřní desky mají stejné složení a strukturu. U výměníků tepla používaných ve veřejných službách se ve většině případů používá nerezová ocel AISI316.
Méně obvyklé jsou dražší kovy, jako je titan nebo mosaz. Takové materiály mohou pracovat s agresivním prostředím. Najdeme je například ve výměnících tepla námořních plavidel, kde je agresivním prvkem mořská voda.
Požadavky na těsnění
Materiálem těsnících těsnění jsou polymerní směsi, které obsahují převážně pryž. Při výběru je třeba vzít v úvahu agresivitu chladicích kapalin:
EPDM – sladká voda s glykolem;
Nitril – kapaliny s olejovým prostředím, například technické oleje;
Viton – kapaliny, které je třeba zahřát na teploty nad 100 stupňů Celsia.
Princip činnosti výměníku tepla
Desky výměníku mají 4 otvory, jeden v každém rohu, které jsou určeny pro vstup a výstup topného a ohřívaného média:
Jeden pár je potřebný pro průchod vysokoteplotního primárního chladiva dodávaného z tepelné elektrárny.
Druhý pár je pro sekundární chladicí kapalinu, která je přiváděna např. do topného systému
a já Zpočátku je studený, takže se zahřívá díky primární kapalině.
Pro intenzivnější výměnu tepla je kanálové uspořádání navrženo tak, že při průchodu chladiva uvnitř výměníku tepla vzniká turbulentní turbulence proudění. Tím je dosaženo maximálního odporu proudění, turbulence proudění snižuje tvorbu vodního kamene na deskách.
Výhody pájeného deskového výměníku tepla
Pájený výměník tepla má spolu s jinými typy zařízení několik hlavních výhod:
náklady ve srovnání se skládacím zařízením jsou o 30 % nižší;
design odolává teplotám až 200 stupňů Celsia;
malá velikost a hmotnost, protože neexistují žádné svorky nebo těsnicí těsnění;
vhodné pro instalaci v soukromém domě a připojení ke kotli;
pájení se provádí s přídavkem niklu nebo mědi, které jsou odolné vůči jakémukoli agresivnímu prostředí.
Systémy a vlastnosti přenosu tepla: úloha výměníku tepla
Deskové výměníky tepla lze použít v různých systémech v průmyslových objektech a obytných budovách.
Ve vícepodlažních budovách se upřednostňují skládací zařízení
V bytovém domě
Standardní demontovatelné zařízení je často zapojeno do připojení topných systémů a systémů zásobování teplou vodou. Existuje několik důvodů pro jeho instalaci v bytovém domě:
životnost – od 25 let, ale těsnění se musí měnit každých 5-10 let;
zařízení je snadno demontovatelné a lze jej opravit;
výkon lze nastavit nezávisle změnou počtu talířů.
Tento typ výměníku pro vytápění je vhodný i do průmyslových prostor.
Vlastní oprava topného zařízení je nepřijatelná
V soukromém domě
V soukromém domě se doporučuje používat pájený výměník tepla z několika důvodů:
vhodné do agresivního prostředí;
Životnost zařízení je 15 let;
zaručuje vysokou účinnost díky minimální ztrátě tepelné energie a vysoké úrovni přenosu tepla;
Vzhledem k tomu, že v konstrukci nejsou žádné těsnění, úniky jsou nemožné.
Sestavení zařízení je poměrně jednoduché a nezabere mnoho času.
Zařízení vyžaduje pravidelnou kontrolu těsnění a odvápnění
Co určuje účinnost výměníku tepla?
Kvalita provozu zařízení závisí na:
množství energie potřebné pro přenos;
Tyto parametry určují celkové náklady na vybavení a údržbu, které ovlivňují provoz zařízení.
Jak vybrat správný výměník tepla
Při instalaci zařízení v obytné budově je vyžadován podrobný výpočet. Zahrnuje několik charakteristik:
plocha vytápěných prostor nebo přibližná spotřeba teplé vody;
primární teplota chladicí kapaliny;
teplota studené vody.
Výpočty provádí dodavatel zařízení, který na základě výsledků nabízí možnosti výměníků tepla vhodné pro použití pro uvedené účely.
Specialisté společnosti Evomax provedou zdarma tepelně technický výpočet výměníku pro váš objekt a pomohou s výběrem ve prospěch konkrétní značky se zohledněním všech požadavků. Žádost o výběr výměníku tepla můžete zaslat na [email protected] nebo zavolat na bezplatnou linku 8 (800) 551 4190
